2019年標志著5G移動應用的開端 

　　5G時代已經來臨，各主要智能手機的OEM廠商于近期推出支持5G蜂窩和連接的手機。5G將重新定義射頻前端在網絡和調制解調器之間的交互模式。全新的射頻頻段（如3GPP Relese15中定義的sub-6 GHz和毫米波）給產業帶來了巨大挑戰。

　　長期演進（LTE）技術的發展，尤其是載波聚合技術的應用，導致當今智能手機架構復雜。同時，隨著射頻電路板和可用天線空間減少，密集化趨勢加劇，越來越多的手機OEM廠商采用功率放大器模組并應用新技術（如LTE和WiFi之間的天線共享）。

　　在低頻段，所包含的600MHz將給低頻天線設計和天線調諧器帶來新的挑戰。隨著新的超高頻率（N77,N78,N79）射頻頻段發布，5G將增加架構的復雜性。具有雙重連接的頻段重新分配（早期頻段包括N41、N71、N28和N66，未來還有更多），也將增加對前端的約束。為了實現新頻段的集成，必須保證前端模組的密集化，因為毫米波頻譜中的5G NR無法提供5G關鍵USP的多千兆位速度。

　　5G手機需要應用4X4 MIMO技術，這將在手機中增加大量射頻流。結合載波聚合要求，將導致天線調諧器和多路復用器的規格愈加復雜。

　　5G將為封測廠帶來更多封裝業務

　　射頻系統級封裝市場可以分為兩部分：各種RF器件的一級封裝，如芯片/晶圓級濾波器、開關和放大器（包括RDL、RSV和/或凸點步驟）；在表面貼裝（SMT）階段進行的二級SiP封裝，其中各種器件與無源器件一起組裝在SiP基板上。2018年，射頻前端模組SiP市場（包括一級和二級封裝）總規模為33億美元，預計2018~2023年復合年均增長率（CAGR）將達到11.3%，2023年市場規模將增長至53億美元。

　　2018年，晶圓級封裝占射頻SiP組裝市場總量的9%。Yole的這份市場報告詳細調研了移動領域各類射頻前端模組的SiP市場：PAMiD（集成雙工器的功率放大器模塊）、PAM（功率放大器模塊）、Rx DM（接收分集模塊）、ASM（開關復用器、天線開關模塊）、天線復用器（多路復用器）、LMM（低噪音放大器 ——多路復用器模塊）、MMMB PA（多模多頻帶功率放大器）以及毫米波前端模塊。截至2023年，PAMiD SiP組裝將占據射頻SiP市場總營收的39%。

　　本報告覆蓋蜂窩及連接的射頻前端模塊，并提供了各種通信標準和智能手機細分的SiP市場預測。截至2023年，用于蜂窩及連接的射頻前端模組將分別占據SiP市場總量的82%和18%。按蜂窩通信標準，在2023年，支持5G（sub-6GHz和毫米波）的前端模組將占到射頻SiP市場總量的28%。高端智能手機將貢獻43%的射頻前端模組SiP組裝市場，其次是低端智能手機（35%）和奢侈智能手機（13%）。

　　4G射頻前端SiP供應鏈由幾家集成器件制造商領導，如Qorvo、博通（Avago）、思佳訊以及村田，他們將部分SiP的組裝業務外包給封測廠商。高通逐漸成為射頻前端5G解決方案的重要供應商，尤其是5G毫米波（獲得多家移動OEM廠商的訂單），有望在未來保持它的霸主地位。事實上，高通是唯一一家能夠提供完整5G解決方案的供應商，包括調制解調器、天線模塊、應用處理器。高通，作為一家無晶圓廠，將其所有的SiP組裝業務都外包出去，為封測廠帶來了更多商機。

　　此外，集成器件制造商更加關注針對5G sub-6Ghz的射頻前端解決方案，需要封裝創新，如布局更緊密的器件、雙面貼裝、共形/劃區屏蔽、高精度及高速表面貼裝技術等。這都需要投資全新的工具和工藝。我們相信對于組裝技術的高投資負擔會迫使這些企業將跟多的業務外包給封測廠商。

 


　　5G正在推動射頻前端的封裝創新

　　智能手機中的4G LTE為前端模塊以及濾波器組和分集接收模塊使用了多芯片SiP。SiP實現了更小尺寸、更短的信號路徑和更低的損耗。目前4G LTE前端模塊包括10-15顆芯片，利用倒裝芯片球焊或銅柱連接到有機基板（最多8個有機層或18個陶瓷層），然而一些功率放大器仍然使用引線鍵合。5G Sub-6GHz產品預計將利用改良的倒裝芯片SiP（如雙面倒裝封裝基板），采用相近的物料清單，實現漸進式創新。隨著新架構的引入，5G毫米波頻率帶來了突破性的封裝：扇出型晶圓級封裝和玻璃基板轉接板，與具有低損耗電介質的先進有機基板倒裝芯片封裝競爭。

　　對5G半導體系統而言，天線技術和布局是最關鍵的挑戰之一。在毫米波頻率，從半導體封裝到天線的長路徑代表著高損耗，所以將天線集成至SiP就更具吸引力了。為了更易實現這種集成，更高頻率需要更小的天線（mm級非cm級）。不過，目前單個天線必須與多個頻段一起工作，使得天線和附加電路變得更加復雜。為在5G移動通信中集成天線元件與射頻組件，行業提出了具有不同架構的多種封裝解決方案。由于成本和成熟的供應鏈，基于層壓基板的倒裝芯片被率先用于封裝天線。晶圓級/板級扇出型封裝得益于較高的信號性能、低損耗和較小外形尺寸，是一種很有前景的AiP集成解決方案，但它需要雙面重布線層。除少數廠商，大部分OSAT尚未準備好利用該技術大規模制造。

　　此外，電路需要屏蔽天線輻射，同時還要確保天線不被阻擋，傳輸和接收清晰。與層壓基板一樣，陶瓷和玻璃也成為封裝基板材料的新選擇。對于5G毫米波封裝基板材料的選擇，必須在電性能、成本、加工性能和供應鏈狀況等多方面做權衡。由于成本、材料和組裝供應鏈狀況，有機層壓基板將率先應用（伴隨有限的陶瓷應用），隨后才是陶瓷和玻璃。



　　報告特色：

　　移動電話射頻前端各類SiP架構介紹

　　蜂窩和連接射頻前端模塊介紹

　　晶圓級、SiP、射頻前端SiP市場預測

　　移動手機分類及型號介紹

　　蜂窩及Wi-Fi標準介紹

　　射頻前端SiP類型介紹

　　射頻SiP技術趨勢、預測及互連趨勢預測

　　針對5G sub-6 GHz和5G mmWave (>24 GHz) 頻段，射頻前端多芯片SiP的挑戰及技術要求分析

　　智能手機前端應用的5G SiP封裝路線圖介紹

　　蜂窩及連接模塊應用的封裝趨勢介紹

　　5G毫米波應用的AiP趨勢分析

　　5G毫米波應用的基板趨勢分析

　　供應鏈分析

　　現有射頻SiP制造廠商的戰略及展望


　　新的內容：

　　對比Yole Développement 2017年版的射頻SiP報告（僅預測了PAMiD模塊），此版報告將射頻前端SiP的范圍加以擴展，包含了移動手機中蜂窩及互連功能模塊的所有射頻前端SiP。


　　涉及企業：

　　Amkor (J-Devices, Nanium), Acco, Apple, ASE Group, AT&T, Avago Technologies, Broadcom, Cavendish Kinetics, Cisco, Deca Technologies, Ericsson, GLOBALFOUNDRIES, Google, HiSilicon, Huawei, Infineon, Intel, JCET/STATSChipPAC, Lenovo, LG, Marvell, Mediatek, Nepes, NXP Semiconductors (Freescale), Murata, NTT Docomo, ON Semiconductor, OPPO, Panasonic, Peregrine Semiconductor/Murata, Powertech Technology, Qorvo (RFMD, Triquint), Qualcomm (RF360), Samsung, Skyworks Solutions, Soitec, Spreadtrum, SPIL, Sprint, TDKEPCOS, TSMC, Wisol, Xiaomi, ZTE……

　　如需購買報告，請聯系華進戰略部：0510-66679351；Xiaoyunzhang@ncap-cn.com　xuyansun@ncap-cn.com

　　以上圖文譯自Yole Développement的Advanced RF System-in Package for Cellphones 2019，原文請參考：

 　　https://www.i-micronews.com/products/advanced-rf-sip-for-cellphones-2019/